اقرأ في هذا المقال
في الكيمياء إن مركب كربونات الزنك والذي يطلق عليه أيضا اسم سميثسونيت وفي الإنجليزية: (ZINC carbonate) أو (smithsonite) عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يتكون من العناصر الكيميائية التالية: الكربون والأكسجين والزنك، يكون على شكل مسحوق بلوري أبيض، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (ZnCO3)، أكسيد الزنك وكربونات الزنك غير القابلة للذوبان بشكل كبير يتم تطبيقهما بحرية على الجلد الملتهب على شكل مسحوق، غسول كالامين، وما شابه.
كربونات الزنك
- إن مادة كربونات الزنك عبارة عن مسحوق بلوري أبيض يظهر بشكل طبيعي إما على صورة ككتل حبيبية أو ترابية، ويشار إلى هذا المركب باسم سميثسونايت أو كالامين أو سبار الزنك، وفي شكله النقي فإنه يكون عديم اللون وشفافًا ولكنه أيضا غالبًا ما يكون ملونًا بوجود المعادن المختلفة التالية: الحديد والمنغنيز والنحاس وما إلى ذلك، كما يحتوي خام سميثسونيت الذي يُطلق عليه أحيانًا “العظام الجافة”، نظريًا على 52 بالمائة من الزنك المعدني.
- كربونات الزنك هي عبارة عن مادة صلبة بيضاء أو لا لون لها تتواجد في الطبيعة، من الممكن أن تكون بمفردها أو مع عناصر أخرى مثل الكوبالت مما يمنحها اللون البنفسجي أو النحاس مما يمنحها اللون الأخضر، إن مادة كربونات الزنك إلى حد ما غير قابلة للذوبان في الماء، ولكنها تذوب بسرعة في الأحماض المخففة؛ وذلك لأن أيون الكربونات في وسط حمضي يشكل حمض الكربونيك (H2CO3)، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى غاز ثاني أكسيد الكربون والماء.
- يتكون مركب كربونات الزنك (ZnCO3) من الأيون الموجب (Zn +2) والأيون السالب (CO3 +2) ويحتوي الكربون الموجود في أيون الكربونات على حالة أكسدة تبلغ +4، علما أن هذا الأيون له هيكل مسطح مع ثلاث ذرات أكسجين تحيط بذرة الكربون، ويمتلك هذا المركب كثافة مقدارها 3.5 جم لكل سم مكعب، ووزن جزيئي مقداره 125.38 جم لكل مول، وهو مستقر لكن غير متوافق مع الأحماض.
- يمتلك مركب كربونات الزنك نقطة غليان مقدارها 333.6 درجة مئوية عند 760 مم زئبق، ونقطة الانصهار تقريبا ~ 1970 درجة مئوية، له رائحة خل خافتة، ومظهر مسحوق أبيض، له درجة الحموضة أعلى من 10، ورقم الأكسدة +2، وهو غير قابل للذوبان في الماء ولكنه قابل للذوبان في كلا من الأحماض والقلويات المخففة، كما وجد هذا المركب في المعادن المختلفة مثل: سميثسونايت والزنكسبار، ويستخدم في منتجات المطاط والبلاستيك (حشو مقاوم للحريق).
- يدخل كربونات الزنك في مستحضرات التجميل، وفي الأصباغ والخزف والفخار والأدوية القابضة والمطهرات الموضعية والأعلاف الحيوانية، كما ويتم استخدامه على شكل مادة كاسحة للكبريتيد في الوحل ولصنع الأدوية (المراهم ومساحيق الغبار)، ويتم استخدامه أيضا كمطهر في جروح الحيوانات.
ويتم توفيره في بعض الأحيان في النظام الغذائي من أجل تجنب الأمراض الناجمة عن نقص الزنك، ويعمل على تأخير احتراق بعض الألياف والبلاستيك والمطاط عند ملامستها للنار، ويسمح بفصل معادن الزرنيخ السامة عن الصخور الأخرى بأمان.
- تم استخدام كربونات الزنك في معجون الأسنان من أجل استعادة العاج في الأسنان التي تم تبييضها، ويستعمل بشكل أساسي في المراهم ويحل محل الكربونات غير النقية السابقة المسماة كالامين، ويستخدم في إزالة الغبار عن الأسطح الملتهبة كمادة قابضة وماصة.
حيث إن الكالامين هو علاج زيتي جدا للحكة، وهو عبارة عن كربونات الزنك بكمية صغيرة من أكسيد الحديد، أما عن المخاطر الصحية فإنه يحدث تسمم الزنك من استنشاق أبخرة وجزيئات الزنك، خاصة في العمليات الصناعية ويؤدي الابتلاع عن طريق الفم إلى زيادة الزنك في المكملات الغذائية، كما ويسبب آلام في المعدة ونزيف وقيء.
إنتاج كربونات الزنك
- تظهر كربونات الزنك كمادة صلبة بلورية بيضاء أو مسحوق غير قابل للذوبان في الماء، حيث إن الخطر الرئيسي هو التهديد الذي يشكله على البيئة، ويجب اتخاذ خطوات فورية للحد من انتشاره في البيئة، وتستخدم في المستحضرات الصيدلانية، من أجل صنع مركبات الزنك الأخرى، كمادة مضافة للأعلاف.
- بشكل عام فإنه يتم تكوين كربونات الزنك كمعدن ثانوي في رواسب تعدين الزنك، لذلك فإنه يجب أن توجد مناطق أكسدة لكربونات الزنك من أجل تكوين هذه الرواسب، ويمكن العثور عليها أيضًا في الرواسب الرسوبية والمنتجات المؤكسدة مباشرة، ويتم الحصول عليها عن طريق طحن معدن سميثسونايت، المعروف سابقًا باسم سبار الزنك.
- من الممكن أيضًا أن يتم تصنيع كربونات الزنك من خلال عملية خلط محلول كربونات الصوديوم مع أحد أملاح الزنك ومنها ملح كبريتات الزنك، حيث تبقى مادة كبريتات الصوديوم مذابة وتترسب مادة كربونات الزنك:
ZnSO4 + Na2CO3 → ZnCO3 + Na2SO4
الخواص الكيميائية لكربونات الزنك ZnCO3
- تتفاعل مادة كربونات الزنك مع الأحماض المختلفة مثل حمض الهيدروكلوريك من أجل عملية تكوين مركب كلوريد الزنك وتطلق ثاني أكسيد الكربون، تبعا للمعادلة الكيميائية التالية:
ZnCO3 + 2HCl → ZnCl2 + CO2 + H2O
- يخضع مركب كربونات الزنك للتحلل مكونًا أكسيد الزنك وثاني أكسيد الكربون، ويكون التفاعل الكيميائي على النحو التالي:
ZnCO3 → ZnO + CO2
- يتفاعل كربونات الزنك مع الأحماض من أجل تكوين ثاني أكسيد الكربون:
ZnCO3 + 2H+ → Zn+2 + H2O + CO2
- يذوب كربونات الزنك في القواعد المكونة للهيدروكسيد، والذي يذوب جزئيًا مكونًا أيون الزنك:
ZnCO3 + 2OH- → Zn (OH)2 + CO3-2
Zn (OH)2 + H2O + OH- → [Zn(OH) 3(H2O)]
- إن كربونات الزنك مادة غير قابلة للاشتعال، وعند تسخينها للتحلل فإنها تعمل على إنتاج أكسيد الزنك وثاني أكسيد الكربون ولكن من المحتمل أن تنبعث منها أول أكسيد الكربون (CO)، تبعا للتفاعل الكيميائي التالي:
ZnCO3 + حرارة ← ZnO + CO2
مزايا كربونات الزنك
- تعتبر عمليات كربونات الزنك صديقة للبيئة وفعالة للغاية؛ وذلك نظرًا لانخفاض محتواها من المعادن الثقيلة (5PPM أو أقل) لضمان حماية البيئة وفوائدها من الناحية الاقتصادية، ومن خلال معدات الإنتاج فإنه من الممكن أن يتم استخدام كربونات الزنك بكفاءة مع مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس، مما يضمن عدم احتواء المنتجات على شوائب عند طرحها في السوق، كما ويمكن أن يتم استخدام طريقة التجفيف بالهواء الساخن لضمان عدم احتواء المنتجات على تماثلات عند التجفيف، ستتمتع المنتجات في هذا النطاق بسيولة جيدة ونعومة متجانسة للغاية وأسطح عالية محددة.
نستنتج مما سبق أن كربونات الزنك هي عبارة عن مركب غير عضوي يتكون من عنصر الزنك وعنصر الكربون وعنصر الأكسجين، ويمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (ZnCO3)، يتضمن الزنك حالة أكسدة مقدارها +2، أما الكربون +4، والأكسجين -2، ويدخل هذا المركب في العديد من التطبيقات الهامة، وله بعض المزايا المهمة أيضا.
